硬件|全球首台：苏大维格大型紫外3D直写光刻设备iGrapher3000投入运行( 二 ) 全球首台：苏大维

在芯片产业，光刻机有两种类型：第一种是投影光刻机（Projection Lithography），将光掩模图形缩微并光刻到硅片上，制备集成电路图形，最细线宽达5nm ，如ASML极紫外EUV投影光刻机。日本Nikon的i系列和Canon的FPA系列高精度步进投影光刻机；第二种是直写光刻机（Direct Writing Lithography），用于0.25微米及以上节点的芯片光掩模版、0.18微米节点以下的部分光掩模制备（其余节点掩模，用电子束光刻EBL制备，约占25%），如美国应用材料公司（AM）ALTA光刻机；在显示面板行业，如瑞典Mycronic公司， Prexision10激光直写光刻系统，用于10代线光掩模制备， Nikon大型投影扫描光刻机（FX系列），用于将光掩模图形扫描光刻到大尺寸基板上，形成TFT电路图形。因此， IC集成电路、显示面板等领域，直写光刻机的作用是将设计数据制备到光刻胶基板上，成为光掩模，用于后道投影光刻复制。

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集成电路的2D图形
上述两类光刻机均属于“平面图形”光刻机，用于薄光刻胶制程。无论直写光刻还是投影光刻，都是集成电路和光电子产业的关键装备。直写光刻属于源头型关键环节，称为Pattern Generator 。
本次投入运行iGrapher3000 ， “3D形貌“光刻属于厚胶工艺，主要用于光电子材料和器件的制备，作用是将设计数据制备到厚光刻胶基板上，成为具有三维形貌的纳米印版，用于后道压印复制。下图为用于3D显示的微结构形貌SEM照片。

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光电子器件的3D微结构SEM照片
03 3D光刻机的强大功能

iGrapher3000强大3D光刻功能：以三维导航飞行扫描模式曝光，一次扫描曝光形成三维微纳结构形貌；支持多格式2D、3D模型数据文件，支持数百Tb数据量的光刻，写入速度大于3Gbps；具有数据处理/传输/写入同步的快速光刻功能；幅面：110英寸；光刻深度范围：50纳米~20微米@深度分辨率10nm ，横向线宽>0.5微米@数字分辨率100nm@355纳米紫外波长，最快扫描速率1m/s 。
理论上，微纳结构形貌具有5维度可控变量，支持各种光场和电磁长调控材料与器件设计与制备。下图为iGrapher3000在大面积衬底上制备的各种用途的微纳结构形貌的SEM照片。

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作为对比，用于芯片极紫外投影光刻机（EUV），追求极细线宽（已达5nm），难度在于极端的精度控制和高产率（极紫外光源、运动平台和套刻精度），芯片的投影光刻，用光掩模图形缩微复制，不涉及海量数据处理等问题；用于光掩模的直写光刻设备（LDW），将规则电路图形转化为光掩模，形成显示TFT光掩模。与集成电路的薄胶光刻工艺不同，用于微纳结构形貌的3D光刻，追求形貌与相对排列精度（根据用途不同），难度在于海量数据处理与传输（数百Tb）、大面积的结构功能设计与先进算法、3D光刻与3D邻近效应补偿等保真度工艺等，深度范围：50nm~20微米，精度范围：1nm~100nm 。可见， 3D光刻机在功能与用途上，与以往2D光刻机有明显的不同。
04 3D光刻的用途

iGrapher3000为新颖光电子材料与功能器件的研究和产业创新，开辟了新通道。主要用于大尺寸光电子器件、超构表面材料、功能光电子器件等在内的微纳形貌和深结构的制备，包括大尺寸透明电路图形、高精度柔性触控传感器、高亮投影屏、全息3D显示、MiniLED电路背板、高光效匀光板、虚实融合光子器件、大口径透明电磁屏蔽材料等。
iGrapher3000也可用于平板显示产业和柔性电子产业的光掩模制备，并为高精度大口径薄膜透镜的设计制备提供了战略研发资源。
下图为大尺寸柔性导电材料、大尺寸光场调控器件和大型miniLED背光的微电路背板。
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